Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную

В 1932 году Эрнст Эпик предложил выход: где-то далеко, в окраинных областях Солнечной системы, должен существовать громадный резервуар ледяных планетезималей, из которого запас комет постоянно пополняется. Ян Оорт независимо высказал ту же идею в 1950 году. Время от времени одно из этих ледяных тел срывается с места — возможно, в результате сближения с другим телом или просто из-за хаотических гравитационных пертурбаций. После этого тело меняет орбиту и проваливается внутрь системы по направлению к Солнцу, нагревается и приобретает характерный вид хвостатой запятой. Оорт исследовал этот механизм в мельчайших математических деталях, и теперь в его честь мы называем этот источник облаком Оорта. (Как уже объяснялось ранее, название не следует принимать буквально. Это очень разреженное облако.)

Считается, что облако Оорта занимает обширную область вокруг Солнца на расстояниях между приблизительно 5000 а.е. и 50 000 а.е. (от 0,08 до 0,79 световых года). Внутренняя его часть, до 20 000 а.е., представляет собой тор, ориентированный примерно вдоль эклиптики; внешнее гало — это сферическая оболочка. Во внешнем гало обитают триллионы тел от километра и больше в поперечнике; внутреннее облако содержит их в сотню раз больше. Полная масса облака Оорта примерно в пять раз превышает массу Земли. Эту структуру пока никто не наблюдал: ее существование выведено из теоретических расчетов.

Моделирование и другие данные позволяют предположить, что облако Оорта возникло в тот период, когда местный протопланетный диск начал коллапсировать в Солнечную систему. Мы уже обсуждали данные, свидетельствующие о том, что возникшие тогда планетезимали первоначально располагались ближе к Солнцу, и лишь затем влияние планет-гигантов выбросило их во внешние области системы. Облако Оорта могло остаться со времен ранней Солнечной системы, сформировавшись из тех остатков, которые никуда не попали. Или, в альтернативном варианте, оно могло возникнуть в результате конкуренции Солнца и близлежащих звезд, пытавшихся притянуть к себе вещество, которое всегда находилось очень далеко от них, вблизи границ, где тяготение двух звезд уравновешивается. Или, как предположили в 2010 году Гарольд Левисон с сотрудниками, Солнце утащило «плохо летавшие» обломки из протопланетных дисков скопления, включавшего 200 или около того близлежащих звезд.

Если верна теория выталкивания, первоначальные орбиты тел облака Оорта представляли собой очень вытянутые, тонкие эллипсы. Однако, поскольку тела эти в основном и сейчас остаются в облаке, их орбиты должны были стать гораздо более округлыми, почти круговыми. Считается, что причиной скругления орбит было взаимодействие с соседними звездами и галактические приливные силы — суммарное гравитационное действие Галактики.

* * *

Короткопериодические кометы отличаются от долгопериодических; считается, что и происхождение у них иное — пояс Койпера и рассеянный диск.

После открытия Плутона, когда выяснилось, что он очень мал, многие астрономы задались вопросом: не есть ли это новая Церера, то есть первое обнаруженное тело огромного нового пояса, в котором их тысячи? Одним из таких астрономов — не первым — был Кеннет Эджуорт, предположивший в 1943 году, что в момент формирования внешней части Солнечной системы за Нептуном из первичного газового облака плотность вещества там оказалась недостаточной для образования крупных планет. Кроме того, он видел в этих телах потенциальный источник комет.

В 1951 году Джерард Койпер предположил, что в этой области еще на ранних стадиях формирования Солнечной системы мог собраться диск из небольших тел; но он считал (как многие тогда), что Плутон по размеру примерно равен Земле и потому должен был взбаламутить этот диск и разбросать его содержимое в разные стороны. Когда же выяснилось, что такой диск все же существует, Койпер удостоился сомнительной чести: астрономическую область назвали его именем потому, что он не предсказал ее существования.